3x125mw水电厂电气主接线和配电装置设计毕业课件

3×125MW水电厂电气主接线和配电装置设计班级：电气工程及其自动化1012班导师：xxx学生：xxx毕业答辩13×125MW水电厂电气主接线和配电装置设计班级：电气工程及本次设计的意义毕业设计是我们在校期间最后一个重要的综合性实践环节，使我们全面应用所学专业知识和基本技能，对实际工程进行设计、研究的综合性训练。可以培养我们运用所学知识分析解决实际问题的能力和独立创新的意识，以及理论联系实际和严谨务实的工作作风。本课题主要研究的是关于水电厂电气一次及配电装置的设计，重点在电气主接线的选择，变压器的选择，相关短路电流的计算，对各个电气设备的正确选择，屋外配电装置的设计，系统继电保护的配置与整定，防雷与接地等设计工作。通过本次设计，可以使我们对水电厂的电气设计相关知识进一步加深，了解水电厂电气部分设计的初步流程，为今后的工作理论和技能再作一次系统的学习和掌握。2本次设计的意义毕业设计是我们在校期间最后一个重要的综合性实践论文的结构和主要内容第二章短路电流计算第三章电气设备选择第四章高压配电装置设计第五章防雷保护设计第六章继电保护配置设计总结与体会结论第一章电气主接线3论文的结构和主要内容第二章短路电流计算第三章电气设电气主接线----原始资料

（1）水轮发电机组3台：3×125MW；

（2）机组年利用小时数：T>5000小时。（3）厂用电率：5.1％。（4）送电距离：25KM；（5）环境温度：最高温度32OC，最低气温-2OC；年平均温度18OC；（6）系统容量：S=4000MVA；阻抗标幺值：XS=1.34电气主接线----原始资料4电气主接线----出线回路数及输电电压等级选择根据任务书所给输送距离25KM，输送容量为375MW，查架空线路时与各额定电压相适应的输送功率和输送距离表可以确定输电电压选220KV。又根据公式：回路数=输送容量/经济输送容量（取接近的整数值）可靠系数=经济容量×回路数/输送容量计算比较可靠性和经济性，最终确定线回路数及输电电压等级选择结果如下：5电气主接线----出线回路数及输电电压等级选择根据任务书所给电气主接线----主接线设计

主接线设计原则：可靠性、灵活性、经济性。

考虑水电厂的相关情况，接线方案初步拟定有：单母接线、单母分段、双母接线、双母带专用旁母接线。可初步得到一组接线图：6电气主接线----主接线设计主接线设计原则：可靠性、灵活电气主接线----主接线方案图组图2主接线图方案一方案二方案三方案四7电气主接线----主接线方案图组图2主接线图方案电气主接线----主接线方案比较

从经济性来说，方案一、方案二占优。但对于总装机容量375MW，最大负荷利用小时数在5000h以上以承担基荷为主的水电厂要求可靠和灵活性较高，故这两个方案均舍弃，方案四可靠性灵活性较方案三高，但本电厂属于中型水电厂，一般在枯水季节允许停电检修，故可以不设专用旁母。所以经过综合分析，满足可靠性灵活性同时兼顾经济性，选方案三为最终设计方案。8电气主接线----主接线方案比较从经济性来说，方案一电气主接线----主变压器的选择

根据变压器选择的原则，考虑相数、绕组数、调压方式、连接组别、容量等，变压器选择结果如下表：9电气主接线----主变压器的选择根据变压器电气主接线----厂用电接线的基本要求

厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足：（1）满足各种运行方式下的厂用电负荷需要，并保证供电。

（2）各机组的厂用电系统应是独立的。一台机组的故障停运或其辅机的电气故障，不应影响到另一台的正常运行。并能在短时间内恢复本机组的运行。

（3）充分考虑机组起动和停运过程中的供电要求。一般均应配置可靠的起动（备用）电源，在机组起动、停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列。10电气主接线----厂用电接线的基本要求厂用电接线除应满足正电气主接线----厂用电接线图11电气主接线----厂用电接线图11短路计算

发电系统中的短路，是指导体之间或导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接。短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害电力系统的安全运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主接线设计时，应考虑短路电流Id，即而需要计算Id。。

短路电流计算是选择和检验电气设备的前提和基础，也是载流导体选择和二次设备保护的基础。为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。12短路计算发电系统中的短路，是指导体之间或导短路计算----计算结果

短路计算结果表13短路计算----计算结果

电气设备的选择

设备选择原则和校验：选择应满足UN≥UNS，IN≥Imax。环境条件要满足温度要求，通过热稳定计算校验热稳定要求，动稳定计算校验动稳定要求。UN:电气设备额定电压；

UNS:装置地点电网额定电压；IN:电气设备额定电流；Imax该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流。14电气设备的选择电气设备的选择

通过计算选择和校验最终选择设备型号为：安装地点 设备类型设备型号主变压器高压侧 断路器SW6-220（W）/1250220KV出线 断路器SW6-220（W）/1250220KV母联 断路器SW6-220（W）/1250主变压器高压侧 隔离开关GW4-220(W)/630220KV出线 隔离开关GW4-220(W)/630220KV母联 隔离开关GW4-220(W)/1250主变压器高压侧 电流互感器LB—220（W1）220KV出线电流互感器LB—220（W1）发电机出口电流互感器LMZD2—2015电气设备的选择通过计算选择和校验最终选择设备型号为：15

安装地点 设备类型设备型号主变压器高压侧 电压互感器JCC5-220(W1)220KV出线 电压互感器

JCC5-220(W1)220KV母联 电压互感器JDZJ-15

设备名称

型号主变高压侧出线

LGJ-150/20220KV出线

LGJ-400/20220KV母线

φ100/90铝锰合金管形导体发电机出口母线 200mm×90mm×12mm双槽铝导体导体选择结果16安装地点 设备类型设备型号高压配电装置设计高压配电装置设计的原则是：（1）高压配电装置的设计应符合有关规程、规范的要求。

（2）设计应深入现场，积极慎重地采用新布置、新设备和新材料，使设计做到切合实际、运行可靠、维护方便、技术先进、经济合理。

（3）设计时要考虑水电站的特点。确定布置型式时要注意充分利用地形、因地制宜、不占或少占农田；在保证安全可靠的前提下，布置力求整齐、简单、紧凑，便于安装、运行、检修和试验。当电站需分期过渡时，配电装置应满足其相应的要求。屋外配电装置可分为中型配电装置、高型配电装置和半高型配电装置。水电厂屋外配电装置的选型除与主接线有关外，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受到设备材料的供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制，故应通过技术经济比较来选择最佳方案。鉴于中型占地面积过大，考虑到水电站的建造地点一般需尽量节省占地面积，决定采用高型配电装置。水电站双母线接线时采用这种布置的效果最好。17高压配电装置设计高压配电装置设计的原则是：17防雷保护设计----避雷器选择避雷器的选择原则：（1）额定电压应大于或等于安装地点额定电压。（2）灭弧电压。按照使用情况、核对避雷器安装地点可能出现的最大导线对低电压，是否等于或小于避雷器的灭弧电压。（3）校核工频放电电压。（4）校核避雷器的冲击放电电压及残压。根据以上原则，避雷器选择结果如下：安装地点 设备类型设备型号发电机出线避雷器FCD-15220KV主变压器中性点避雷器FZ-110J220KV主变压器高压测避雷器FZC-330J220KV母线避雷器FZC-330J18防雷保护设计----避雷器选择避雷器的选择原则：18防雷保护设计----避雷针保护范围h—避雷针的高度；

P—避雷针高度影响系数;当h30m时，P=1;当120mh>时，

hx—被保护物高度；h0—两针间联合保护范围上部边缘的最低点的高度；bx—在高度hx的水平面上，保护范围的最小宽度

避雷针布置图

两针保护范围19防雷保护设计----避雷针保护范围h—避雷针的高度；继电保护配置

继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、选择性、灵敏性与速动性的要求。结合具体条件和要求，从装置的选型、配置、整定、试验、交直流电源、二次回路及运行维护等方面结合采取措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。20继电保护配置继电保护和安全自动装置应符合可靠性结论

按设计指导书要求，本设计对任务所给的水力发电厂的一次部分进行了初步设计，选择了单元接线及双母线的主接线方案，经过短路计算对所有的设备进行了初步的选择，并进行了配电装置的布置设计和防雷设计。通过设计，可使我们对水电厂的电气设计相关知识进一步加深，了解水电厂电气部分设计的初步流程，为今后的工作打下坚实的基础。21结论按设计指导书要求，本设计对任务所给的设计总结与体会

按设计指导书要求，我进行了任务书交给的水力发电厂电气一次部分的设计。设计过程中，我发现本次设计既是对过去几年所学专业知识的综合运用，并可结合实际工作经验，对专业知识进行巩固复习和将理论与实际相结合的过程。通过设计，对大学所学知识进行了较全面的回顾和综合提高，但设计还存在很多不足之处。又因资料较少、自己相应的实践经验不足等原因，使本次设计中有些地方与实际不符。但总体而言，这是一次很好的学习和提高的过程，收获很多。22设计总结与体会按设计指导书要求，我进行了任务书交给的水致谢在这次设计中，毛肖老师提供了大量的资料和纠正了设计上的很多错误，毛老师耐心细致地给讲解使一个个难题迎刃而解。另外，非常感谢在我设计过程中遇到难题时帮助我，在我一次次的否定自己的设计方案时鼓励我的同学们，正是有大家的帮助，我才能圆满的完成此次设计。在此，我要向您们致以最诚挚的感谢，感谢你们给予我的帮助和鼓励，它将会增强我在今后工作中的动力，我将会尽力做好自己的本职工作。为适应企业的需要尽自己的一点微薄之力，忠心地祝福您们身体健康，工作顺利！23致谢在这次设计中，毛肖老师提供了大量的资料和纠正了设计上的很3×125MW水电厂电气主接线和配电装置设计班级：电气工程及其自动化1012班导师：xxx学生：xxx毕业答辩243×125MW水电厂电气主接线和配电装置设计班级：电气工程及本次设计的意义毕业设计是我们在校期间最后一个重要的综合性实践环节，使我们全面应用所学专业知识和基本技能，对实际工程进行设计、研究的综合性训练。可以培养我们运用所学知识分析解决实际问题的能力和独立创新的意识，以及理论联系实际和严谨务实的工作作风。本课题主要研究的是关于水电厂电气一次及配电装置的设计，重点在电气主接线的选择，变压器的选择，相关短路电流的计算，对各个电气设备的正确选择，屋外配电装置的设计，系统继电保护的配置与整定，防雷与接地等设计工作。通过本次设计，可以使我们对水电厂的电气设计相关知识进一步加深，了解水电厂电气部分设计的初步流程，为今后的工作理论和技能再作一次系统的学习和掌握。25本次设计的意义毕业设计是我们在校期间最后一个重要的综合性实践论文的结构和主要内容第二章短路电流计算第三章电气设备选择第四章高压配电装置设计第五章防雷保护设计第六章继电保护配置设计总结与体会结论第一章电气主接线26论文的结构和主要内容第二章短路电流计算第三章电气设电气主接线----原始资料

（1）水轮发电机组3台：3×125MW；

（2）机组年利用小时数：T>5000小时。（3）厂用电率：5.1％。（4）送电距离：25KM；（5）环境温度：最高温度32OC，最低气温-2OC；年平均温度18OC；（6）系统容量：S=4000MVA；阻抗标幺值：XS=1.327电气主接线----原始资料4电气主接线----出线回路数及输电电压等级选择根据任务书所给输送距离25KM，输送容量为375MW，查架空线路时与各额定电压相适应的输送功率和输送距离表可以确定输电电压选220KV。又根据公式：回路数=输送容量/经济输送容量（取接近的整数值）可靠系数=经济容量×回路数/输送容量计算比较可靠性和经济性，最终确定线回路数及输电电压等级选择结果如下：28电气主接线----出线回路数及输电电压等级选择根据任务书所给电气主接线----主接线设计

主接线设计原则：可靠性、灵活性、经济性。

考虑水电厂的相关情况，接线方案初步拟定有：单母接线、单母分段、双母接线、双母带专用旁母接线。可初步得到一组接线图：29电气主接线----主接线设计主接线设计原则：可靠性、灵活电气主接线----主接线方案图组图2主接线图方案一方案二方案三方案四30电气主接线----主接线方案图组图2主接线图方案电气主接线----主接线方案比较

从经济性来说，方案一、方案二占优。但对于总装机容量375MW，最大负荷利用小时数在5000h以上以承担基荷为主的水电厂要求可靠和灵活性较高，故这两个方案均舍弃，方案四可靠性灵活性较方案三高，但本电厂属于中型水电厂，一般在枯水季节允许停电检修，故可以不设专用旁母。所以经过综合分析，满足可靠性灵活性同时兼顾经济性，选方案三为最终设计方案。31电气主接线----主接线方案比较从经济性来说，方案一电气主接线----主变压器的选择

根据变压器选择的原则，考虑相数、绕组数、调压方式、连接组别、容量等，变压器选择结果如下表：32电气主接线----主变压器的选择根据变压器电气主接线----厂用电接线的基本要求

厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足：（1）满足各种运行方式下的厂用电负荷需要，并保证供电。

（2）各机组的厂用电系统应是独立的。一台机组的故障停运或其辅机的电气故障，不应影响到另一台的正常运行。并能在短时间内恢复本机组的运行。

（3）充分考虑机组起动和停运过程中的供电要求。一般均应配置可靠的起动（备用）电源，在机组起动、停运和事故时的切换操作要少，并能与工作电源短时并列。33电气主接线----厂用电接线的基本要求厂用电接线除应满足正电气主接线----厂用电接线图34电气主接线----厂用电接线图11短路计算

发电系统中的短路，是指导体之间或导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接。短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害电力系统的安全运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主接线设计时，应考虑短路电流Id，即而需要计算Id。。

短路电流计算是选择和检验电气设备的前提和基础，也是载流导体选择和二次设备保护的基础。为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。35短路计算发电系统中的短路，是指导体之间或导短路计算----计算结果

短路计算结果表36短路计算----计算结果

电气设备的选择

设备选择原则和校验：选择应满足UN≥UNS，IN≥Imax。环境条件要满足温度要求，通过热稳定计算校验热稳定要求，动稳定计算校验动稳定要求。UN:电气设备额定电压；

UNS:装置地点电网额定电压；IN:电气设备额定电流；Imax该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流。37电气设备的选择电气设备的选择

通过计算选择和校验最终选择设备型号为：安装地点 设备类型设备型号主变压器高压侧 断路器SW6-220（W）/1250220KV出线 断路器SW6-220（W）/1250220KV母联 断路器SW6-220（W）/1250主变压器高压侧 隔离开关GW4-220(W)/630220KV出线 隔离开关GW4-220(W)/630220KV母联 隔离开关GW4-220(W)/1250主变压器高压侧 电流互感器LB—220（W1）220KV出线电流互感器LB—220（W1）发电机出口电流互感器LMZD2—2038电气设备的选择通过计算选择和校验最终选择设备型号为：15

安装地点 设备类型设备型号主变压器高压侧 电压互感器JCC5-220(W1)220KV出线 电压互感器

JCC5-220(W1)220KV母联 电压互感器JDZJ-15

设备名称

型号主变高压侧出线

LGJ-150/20220KV出线

LGJ-400/20220KV母线

φ100/90铝锰合金管形导体发电机出口母线 200mm×90mm×12mm双槽铝导体导体选择结果39安装地点 设备类型设备型号高压配电装置设计高压配电装置设计的原则是：（1）高压配电装置的设计应符合有关规程、规范的要求。

（2）设计应深入现场，积极慎重地采用新布置、新设备和新材料，使设计做到切合实际、运行可靠、维护方便、技术先进、经济合理。

（3）设计时要考虑水电站的特点。确定布置型式时要注意充分利用地形、因地制宜、不占或少占农田；在保证安全可靠的前提下，布置力求整齐、简单、紧凑，便于安装、运行、检修和试验。当电站需分期过渡时，配电装置应满足其相应的要求。屋外配电装置可分为中型配电装置、高型配电装置和半高型配电装置。水电厂屋外配电装置的选型除与主接线有关外，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受到设备材料的供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制，故应通过技术经济比较来选择最佳方案。鉴于中型占地面积过大，考虑到水电站的建造地点一般需尽量节省占地面积，决定采用高型配电装置。水电站双母线接线时采用这种布置的效果最好。40高压配电装置设计高压配电装置设计的原则是：17防雷保护设计----避雷器选择避雷器的选择原则：（1）额定电压应大于或等于安装地点额定电压。（2）灭弧电压。按照使用情况、核对避雷器安装地点可能出现的最大导线对低电压，是否等于或小于避雷器的灭弧电压。（3）校核工频放电电压。（4）校核避雷器的冲击放电电压及残压。根据以上原则，避雷器选择结果如下：安装地点 设备类型设备型号发电机出线避雷器FCD-15220KV主变压器中性点避雷器FZ-110J220KV主变压器高压测避雷器FZC-330J220KV母线避雷器FZC-330J41防雷保护设计----避雷器选择避雷器的选择原则：18防雷保护设计----避雷针保护范围h—避雷针的高度；

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